[发明专利]一种碳点的合成及水体中铜离子检测方法

说明书

本发明公开了一种碳点的合成及水体中铜离子检测方法，涉及碳点合成技术领域，其技术要点为：以茶叶为原料采用水热法合成荧光碳点，并对合成条件进行优化；并以合成的荧光碳点为探针，借助碳点的荧光检测水体中的铜离子，并对检测铜离子的条件进行优化，利用荧光碳点的荧光强度与Cu²⁺浓度的线性关系实现水体中的检测Cu²⁺。本发明以茶叶为原料，采用水热法合成荧光碳点，并对合成条件进行了优化，使碳点的制备操作简单，制备效率高，同时，合成的碳点的荧光性能、抗光漂白性和抗盐性良好；此外，本发明基于合成的荧光碳点用于水体中Cu²⁺的检测，利用荧光光度法检测水体中的Cu²⁺，检测灵敏度高、选择性好，能够实现环境水样中重金属离子的简单且快速地检测。

技术领域

本发明涉及碳点合成技术领域，具体涉及一种碳点的合成及水体中铜离子检测方法。

背景技术

近年来，一种新兴的纳米材料——荧光碳点受到人们的关注，碳点具有量子点类似的荧光性能。此外，与量子点等其它荧光纳米颗粒相比，碳点具有荧光稳定、激发波长和发射波长可调控、生物相容性好、毒性低、分子量和粒径均很小等优点。经过研究者的不懈努力，碳点的制备方法已经取得很大进展，制备方法上由最初的多步操作到一步法合成，荧光量子产率从最初不及1％到现在可高达60％。

目前，现有技术中碳点的制备方法有电化学法、激光辐射、微波法、超声法、水热法等。为赋予荧光碳点具有更多的新性质，人们纷纷将目光转向功能化荧光碳点的合成和制备，通过引入特定的官能团，人们已成功合成表面带有羟基、羧基、氨基、烷烃基等具有特定功能的荧光碳点，从而开始了在生物成像、电化学分析、化学发光催化等领域中的应用。现有技术中碳点的制备方法操作繁杂，制备效率低。

在现代工业发展中，玻璃工业、冶炼工业及各种燃煤电厂等排放出的废水中常含有高浓度的重金属离子，造成严重的环境污染和人们的身体健康。所以，重金属离子的检测受到人们的特别关注。目前，重金属离子的测定方法很多，传统方法包括离子选择电极法和离子色谱法等，但操作繁琐，设计复杂，耗时耗力。因此，本发明旨在提供一种碳点的合成及水体中铜离子检测方法，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足之处，提供一种碳点的合成及水体中铜离子检测方法，本发明以茶叶为原料，采用水热法合成的荧光碳点，并对合成条件进行了优化，使得碳点的制备操作简单，制备效率高，同时，合成的碳点的荧光性能、抗光漂白性和抗盐性良好；此外，本发明基于合成的荧光碳点用于水体中Cu²⁺的检测，利用荧光光度法检测水体中的Cu²⁺，其检测灵敏度高、选择性好，能够实现环境水样中重金属离子的简单且快速地检测。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种碳点的合成及水体中铜离子检测方法，包括以下步骤：

S1、合成原材料的选择及预处理，采集的新鲜茶叶作为合成原材料，去弃新鲜茶叶表面杂质，并将新鲜茶叶放于自然环境中风干，然后采用碾钵将干燥的新鲜茶叶碾至粉末状，得茶叶粉末，并将茶叶粉末放入干燥器中保存待用；

S2、碳点的合成，取茶叶粉末0.3g和3.7mL蒸馏水放入有聚四氟乙烯内衬的水热反应釜中，旋紧水热反应釜的盖子，并将其放置于烘箱内加热至200℃进行合成反应，待水热反应釜中的合成反应2h后，取出水热反应釜冷却至室温，然后再将水热反应釜放回烘箱内，并加热至200℃进行合成反应，待水热反应釜中的合成反应8h后，取出水热反应釜中的反应液，将其溶于10mL乙酸中进行定容，得荧光碳点储备液。

进一步地，步骤S2中的乙酸的浓度为0.1mol.L-1。

进一步地，步骤S2还包括对碳点的合成的条件进行优化，分别根据茶叶粉末加入量与蒸馏水的固液比、合成时间、合成温度对碳点荧光强度的影响进行优化，具体包括以下步骤：